JP3469866B2 - 符号化ビデオピクチャのデータストリームのビットレートを変化させる方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、大略、デジタル化
したピクチャの処理を行う技術に関するものであって、
更に詳細には、デジタル化したビデオピクチャのデータ
ストリームのビットレートを変化させる技術に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】本発明は符号化したビデオピクチャの処
理システムに適用することが可能である。デジタル化し
たビデオシーケンスを取扱う場合にＭＰＥＧスタンダー
ドが特に重要であるので、本発明方法の重要な適用例を
具体的に例示するためにＭＰＥＧ２システムを参照する
が、本発明方法は適宜確立されるように異なるスタンダ
ードに基づいてビデオシーケンスを転送するシステムに
おいても完全に使用可能なものである。

【０００３】ＭＰＥＧ２スタンダードに従うビデオコー
ディング ＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅｓ Ｅｘｐｅ
ｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）スタンダードは、デジタル化した
ピクチャからなるシーケンスの圧縮専用の１組のアルゴ
リズムを定義している。これらの技術は該シーケンスの
空間的及び時間的な冗長性を減少させることに基づいて
いる。空間的冗長性の減少は、量子化、離散コサイン変
換（ＤＣＴ）、ハフマンコーディング（符号化）によっ
て単一のイメージを独立的に圧縮することによって達成
される。

【０００４】時間的冗長性の減少は、１つのシーケンス
の連続するピクチャの間に存在する相関を使用して得ら
れる。近似的には、各イメージは、そのシーケンスの先
行する及び／又は後に続くイメージの変換として局所的
に表現することが可能であるということが可能である。
この目的のために、ＭＰＥＧスタンダードは３種類のピ
クチャを使用し、それらは、Ｉ（イントラ符号化フレー
ム）、Ｐ（予測化フレーム）、Ｂ（双方向予測化フレー
ム）として示される。Ｉピクチャは完全に独立的な態様
で符号化され、Ｐピクチャはそのシーケンスにおける先
行するＩ又はＰピクチャに関して符号化され、Ｂピクチ
ャはそのビデオシーケンスにおける先行する１つと後続
する１つとのＩ又はＰ種類の２つのピクチャに関して符
号化される（図１参照）。

【０００５】ピクチャからなる典型的なシーケンスは、
例えば、ＩＢＢＰＢＢＰＢＢＩＢ．．．の場合がある。
これはそれらが観察される順番であるが、どのＰも先行
するＩ又はＰに関して符号化され、且つどのＢも先行す
る及び後続のＩ又はＰに関して符号化されるものである
から、デコーダ即ち復号器はＢピクチャの前にＰピクチ
ャを受取り且つＰピクチャの前にＩピクチャを受取るこ
とが必要である。従って、これらピクチャの送信順はＩ
ＰＢＢＰＢＢＩＢＢ．．．である。

【０００６】ピクチャは表示された順番でコーダ即ち符
号化器によって逐次的に処理され、順次デコーダ（復号
器）ヘ送られ該デコーダはそれらをデコードし且つ並び
変え、それらを順番に表示することを可能とする。Ｂピ
クチャを符号化するためには、コーダ（符号化）が「フ
レームメモリ」と呼ばれる専用のメモリバッファ内に符
号化されその後にデコードされ、現在のＢピクチャが参
照するＩ及びＰピクチャを維持することが必要であり、
従って適切なメモリ容量を必要とする。

【０００７】コーディング即ち符号化における最も重要
な概念のうちの１つは動き推定である。動き推定は以下
のような考察に基づいている。即ち、１つのピクチャの
１つのフレームの１組のピクセルは、先行するものを変
換することによって得られる連続するピクチャの位置に
配置させることが可能である。勿論、このようなオブジ
ェクトの転位は、以前には隠れていた部分を露見させ且
つそれらの形状を変化させる場合がある（例えば、ズー
ム期間中等）。

【０００８】ピクチャのこれらの部分を識別し且つ関連
付けをするのに適したアルゴリズムのファミリィは、通
常、「動き推定」のものとして呼称される。このような
ピクセルの関連付けは差分ピクチャを計算するために使
用され、従って冗長な時間的情報を除去し且つＤＣＴ圧
縮、量子化、エントロピィコーディングの連続した処理
をより効果的なものとさせる。このような方法はスタン
ダードのＭＰＥＧ２において典型的な例を見出すことが
可能である。ビデオＭＰＥＧ２コーダの典型的なブロッ
ク図を図２に示してある。

【０００９】このようなシステムは以下の如き機能的ブ
ロックから構成されている。

【００１０】（１）４：２：２から４：２：０へのクロ
マフィルタブロック このブロック内には、クロミナンス成分に関して動作す
るローパスフィルタが設けられており、それは同一の列
内に配置されており且つ適宜の係数で乗算された隣りの
ピクセルの重み付けした和でピクセルを置き換えること
を可能とする。このことは２による相次ぐサブサンプリ
ングを行うことを可能とし、従ってクロミナンスの半分
にした垂直定義を得ることを可能とする。

【００１１】（２）フレーム順番付け器 このブロックはＭＰＥＧスタンダードによって必要とさ
れる符号化順でフレームを出力する１つ又は幾つかのフ
レームメモリから構成されている。例えば、入力シーケ
ンスがＩＢＢＰＢＢＰ等である場合には、その出力順は
ＩＰＢＢＰＢＢ．．．である。

【００１２】※Ｉ（イントラ符号化ピクチャ）：時間的
冗長性を包含しているフレーム又は半フレーム； ※Ｐ（予測化ピクチャ）：先行するＩ又はＰ（前もって
符号化／復号化されている）に関しての時間的冗長性が
除去されているフレーム又は半フレーム； ※Ｂ（双方向予測化ピクチャ）：先行するＩ及び後続の
Ｐ（又は先行するＰ及び後続のＰ）に関しての時間的冗
長性が除去されているフレーム又は半フレーム（両方の
場合において、Ｉ及びＰピクチャは既に符号化／復号化
されているものと考えねばならない）。

【００１３】（３）推定器 これは、Ｐ及びＢピクチャから時間的冗長性を除去する
ブロックである。

【００１４】（４）ＤＣＴ これは、ＭＰＥＧ２スタンダードに従ってコサイン変換
を実施するブロックである。Ｉピクチャ及びエラーピク
チャＰ及びＢを８×８ピクセルＹ，Ｕ，Ｖのブロックに
分割し、それに関してＤＣＴ変換を実施する。

【００１５】（５）量子化器Ｑ ＤＣＴ変換から得られる８×８ブロックを、次いで、Ｄ
ＣＴ係数の大きさを多かれ少なかれ著しく減少させるた
めに量子化用マトリクスで割算する。この場合に、人間
の目に対する感受性がより少ない最も高い周波数に関す
る情報が除去される傾向となる。その結果を並び替え且
つ後続のブロックへ送給する。

【００１６】（６）可変長符号化（ＶＬＣ） 量子化器から出力される符号化ワードは多かれ少なかれ
多数のヌル係数を包含する傾向があり、それに続いて非
ヌル値が続く。最初の非ヌル値の前のヌル値をカウント
し且つそのカウント値が符号化ワードの第一部分を構成
し、その第二部分は非ヌル係数を表す。これらの対は他
のものよりもより蓋然性の高い値を取る傾向がある。最
も蓋然性の高いものを比較的短いワード（２，３又は４
ビットから構成されている）で符号化し、一方最も蓋然
性の低いものはより長いワードで符号化する。統計的に
は、出力ビット数はこのような基準が実施されない場合
よりもより少ない。

【００１７】（７）マルチプレクサ及びバッファ 可変長コーダによって発生されたデータ、量子化マトリ
クス、動きベクトル及びその他のシンタックス要素を組
立ててＭＰＥＧ２スタンダードによって意図された最終
的なシンタックスを構成する。その結果得られるビット
ストリームをメモリバッファ内に格納し、該バッファの
限界寸法は、そのバッファをオーバーフローさせること
は不可能であるというＭＰＥＧ２スタンダード条件によ
って画定される。量子化器ブロックＱは、システムがこ
のようなメモリバッファの満杯限界からどれ程離れてい
るか及び動き推定及びＤＣＴ変換ステップの上流側で取
られた８×８ソースブロックのエネルギに依存して多か
れ少なかれＤＣＴ８×８ブロックの分割を劇的なものと
させることによってこのような限界に関する処理を行
う。

【００１８】（８）逆可変長符号化（Ｉ−ＶＬＣ） 上に特定した可変長符号化記号を逆方向に実行する。

【００１９】（９）逆量子化（ＩＱ） Ｉ−ＶＬＣブロックによって出力されるワードを８×８
ブロック構造に並び替え、それをその先行するコーディ
ング即ち符号化の場合に使用したものと同一の量子化マ
トリクスによって乗算する。

【００２０】（１０）逆ＤＣＴ（Ｉ−ＤＣＴ） ＤＣＴ変換関数を逆にし且つ逆量子化処理によって出力
された８×８ブロックに対して適用する。このことは空
間周波数のドメインからピクセルドメインへ通過するこ
とを可能とさせる。

【００２１】（１１）動き補償及び格納 Ｉ−ＤＣＴの出力においては以下のいずれかが存在する
ことが可能である。

【００２２】※次のＰ及びＢピクチャからそれに関して
の時間的な冗長性を除去するために夫々のメモリバッフ
ァ内に格納せねばならないデコード済のＩフレーム（半
フレーム）、又は ※動き推定フェーズ期間中に先に除去した情報に加算せ
ねばならないデコード済の予測エラーフレーム（又は半
フレーム）Ｐ又はＢ。Ｐピクチャの場合には、専用のメ
モリバッファ内に格納されるこのような結果的に得られ
る和を次のＰピクチャ及びＢピクチャに対する動き推定
処理期間中に使用する。

【００２３】これらのフレームメモリはブロックを並び
替えるために使用されるフレームメモリとは別である。

【００２４】ＭＰＥＧ２デコーディングについて図３を
参照して説明する。ヘッダー検知ブロックによってビッ
トストリーム内のヘッダーを検知し、逐次的逆ＶＬＣデ
コーディング、ランラベル対の逆デコーディング、逆量
子化、逆ＤＣＴ計算及び適宜のメモリバッファ内への逐
次的格納（項目（１０）において説明したような）によ
って受取った最初のＩピクチャをデコードし、且つ次の
Ｐ及びＢピクチャをデコーディングするために予測エラ
ーを計算するために使用する。

【００２５】ビデオ同報通信において、シーケンスを多
様なチャンネル及びサポートを介して送信（又は究極的
に記録）し、その各々はそれ自身の容量、速度及びコス
トを有している。マスターレコードから始まってフィル
ムの配布は、ＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）
又は人工衛星又はケーブルを介して行うことが可能であ
る。使用可能な送信帯域は、ビデオシーケンスの符号化
フェーズ期間中に割り当てられたものと異なる場合があ
り、従って元々異なるビットレートであるチャンネルに
対して符号化されたビデオピクチャに属するビットスト
リームを新たな媒体の特性に再適合させるという問題が
発生する。

【００２６】より詳細には、このことは、ソースシーケ
ンスの符号化の後に発生されたＢ１Ｍｂｉｔ／ｓ（それ
は使用可能なチャンネルの帯域幅の大きさである）で表
されたＭＰＥＧ２ビットストリームのビットレートＢ１
を、尚且つＭＰＥＧ２シンタックスと一貫性を有するも
のであるが、Ｂ１とは異なったＢ２ビットレートを有す
るビットストリームに修正することが必要であることを
暗示している。このようなビットレートの変化は、専用
の装置を使用することなしに、非常に簡単な態様で行う
ことが可能である。

【００２７】エンコーダ及びデコーダは、夫々、複数個
のフォトグラムからなるシーケンスをＭＰＥＧ２ビット
ストリームへ及びＭＰＥＧ２ビットストリームをデコー
ドしたピクチャへ、任意のＢ１ビットレートで符号化さ
れたビットストリームから始めて、変換するものである
から、エンコーダを所望のビットレートＢ２で符号化す
るようにプログラムした後に、デコーダの出力を単にエ
ンコーダの入力へ結合させることによってＢ２ビットレ
ートを有するビットストリームを得ることが可能であ
る。ビットストリームの明示的なトランスコーディング
（ｔｒａｎｓｃｏｄｉｎｇ）として定義することが可能
なこの手順は以下のステップを必要とする。

【００２８】デコーダは以下のステップを実行する。

【００２９】 １ 逆ハフマンコーディング ２ 逆ランレンスコーディング ３ 逆量子化 ４ 逆離散コサイン変換 ５ 動き補償 一方、エンコーダは以下のステップを行う。

【００３０】 １ 予備処理 ２ 動き推定 ３ 予測エラーの計算 ４ 離散コサイン変換 ５ 量子化 ６ ランレンスコーディング ７ ハフマンコーディング ８ 逆量子化 ９ 逆離散コサイン変換 １０ 動き補償 容易に理解されるように、このようなトランスコーディ
ング処理はかなり混み入った計算上の複雑性を発生す
る。上述したシーケンスの主要な計算上の負荷は直接／
逆コサイン変換ステップにおける動きステップにおいて
及び動き補償ステップにおいて発生し、一方量子化、ラ
ンレンスコーディング、ハフマンコーディングは比較的
労力の少ないステップである。

【００３１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の点に
鑑みなされたものであって、上述した如き従来技術の欠
点を解消し、厄介な計算を必要とすることなく且つハー
ドウエア形態で比較的容易に実現することが可能なビデ
オピクチャのデータストリームのビットレートを変化さ
せる技術を提供することを目的とする。

【００３２】本発明の別の目的とするところは、必要と
されるハードウエア資源を著しく簡単化させ且つステッ
プ数を減少させたビデオピクチャのビットストリームの
ビットレートを変化させる方法及び装置を提供すること
である。

【００３３】本発明の更に別の目的とするところは、夫
々、入力ビットストリームのビットレートとは異なるビ
ットレートを有している符号化データ及び制御ビットの
一対のビットストリームに細分化することが可能なデジ
タルビデオピクチャに関するビットストリームを発生す
る技術を提供することである。

【００３４】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、入力ビ
ットストリームをデータのシーケンス及び制御ビットの
シーケンスヘ分割し、そのようにして得られた制御ビッ
トのシーケンスを出力すべき異なるビットレートの関数
で修正して制御ビットの出力シーケンスを発生し、符号
化データのシーケンスをデコードして予め確立したステ
ップで逐次的に量子化され且つ符号化されるデコードし
たデータの中間シーケンスを発生し、符号化データの出
力シーケンスを発生する。次いで、これら２つの出力シ
ーケンスを合体させることによって所望のビットレート
の出力データストリームを発生する。オプションとし
て、予め確立したステップでの量子化を実施する前に、
デコードしたデータの中間シーケンスを逆量子化するこ
とが可能である。

【００３５】本発明方法は、デコーディング（復号化）
及びコーディング（符号化）を、夫々、ハフマンデコー
ディングとそれに続くランレンスデコーディング、及び
ランレンスコーディングとそれに続くハフマンコーディ
ングから夫々構成することによって、ＭＰＥＧ２スタン
ダードに従って符号化したピクチャに対して容易に適合
させることが可能である。好適には、量子化ステップ
は、フィードバックワード／フィードフォアワードレー
ト制御技術によって決定される。

【００３６】本発明方法のハードウエア実施例は、入力
ストリームを符号化データのシーケンスと制御ビットの
シーケンスとに分離する第一回路ブロック、所望とされ
る異なるビットレートの関数で該制御ビットのシーケン
スを修正し制御ビットの出力シーケンスを発生する第二
回路ブロック、該符号化データのシーケンスをデコード
しデコードしたデータの中間シーケンスを発生するデコ
ーダ、予め確立したステップを有しており該データの中
間シーケンスの量子化器、該量子化器の出力に結合され
ており符号化データの出力シーケンスを発生するエンコ
ーダ、該２つの出力するシーケンスを合体させ且つ所望
のビットレートを有するビットストリームを出力する第
三回路ブロック、を有することが可能である。オプショ
ンとして、本装置は、量子化器の前に、デコード済デー
タの中間シーケンスの逆量子化器を有することが可能で
ある。

【００３７】

【発明の実施の形態】ビットレートは予測エラーの量子
化したＤＣＴ係数のコーディング即ち符号化に専用のビ
ット数によって決定される。量子化パラメータについて
操作することにより、ビットレートを増加又は減少させ
ることが可能であり、このパラメータの選択は圧縮率の
制御モジュールによって行われる。

【００３８】ビットレートの減少に影響を与えることの
ないビットストリームの部分は、処理されずに単にコピ
ーされる。このことはシンタックスに関係するデータの
大多数に対して発生し、且つ、とりわけ、動きベクトル
に対して発生する。何故ならば、動きフィールドはソー
スシーケンスに関して実施された計算にのみ依存するか
らである。

【００３９】目標とするところはビットレートを減少さ
せることであるので、ＭＰＥＧ２スタンダードを参照す
ることによって、コーディング（符号化）プロセスは等
価的にＶＬＣ逆コーディングによって及びランレンスデ
コーディングによって表される。

【００４０】離散逆コサイン変換及び動き補償を実施す
ることは必要ではない。何故ならば、ビットレートの制
御は周波数ドメインにおいて行われ、正味の計算作業を
節約しているからである。量子化したＤＣＴ係数が抽出
されると、それらは新たな量子化ステップで再度量子化
され、その新たな量子化ステップは、通常、入力（ソー
ス）ビットストリームにおける量子化ステップとは異な
るものであり、且つランレンス及びハフマンコーディン
グが最終的に行われる。オプションとして、量子化して
いない値で処理することが所望される場合には、再量子
化処理の前にＤＣＴ係数の逆量子化を行うことが可能で
ある。実質的に、計算上の節約は動き補償ステップ、動
き推定ステップ、直接及び逆離散コサイン変換ステップ
を除去することから得られる。

【００４１】本発明方法と通常のトランスコーディング
技術との比較を図１に示してある。本発明方法の場合に
は、本発明方法を実現するＭＰＥＧ２トランスコーダ
（ＴＲＡＮＳＣＯＤＥＲ）ブロックを介してＢ２Ｍｂｉ
ｔ／ｓの所望のビットレートで出力データストリームを
直接に得ることが可能である。このブロックはソースシ
ーケンスのピクセルをＭＰＥＧ２スタンダードに従って
符号化するＭＰＥＧ２エンコーダによって発生されたＢ
１Ｍｂｉｔ／ｓのビットレートを有する入力データスト
リームを処理する。

【００４２】又、ＭＰＥＧ２デコーダとＭＰＥＧ２エン
コーダとをカスケード接続することによって同一の結果
を得ることが可能である。然しながら、図１に示したよ
うに、このような平凡なアプローチはデコード済シーケ
ンスとして示したデコードしたピクチャからなるシーケ
ンスを発生することを暗示しており、処理上の複雑性及
び必要とされる時間に関して関連するコストが発生す
る。

【００４３】本発明方法のハードウエア実施例の基本的
な構成を図４に示してある。入力ビットストリームがシ
ーケンスのヘッダーとＧＯＰ（ピクセルのグループ）の
ヘッダーへ分離する回路ブロックへ供給され、それは逐
次的に所望のビットレートへ適合され且つ出力ビットス
トリームを発生するマルチプレクサへ送られる。

【００４４】ピクチャヘッダー検知ブロックがビデオシ
ーケンスのピクチャの制御ビットの存在を検知し、それ
らを再量子化ブロックへ送られるデータビットから分離
する。このブロックは、ハフマン及びランレンスデコー
ディング処理の後に、逆量子化及び予め確立したステッ
プでの量子化を行い、次いでランレンスコーディング及
びハフマンコーディングを行う。量子化のステップは、
レート制御及び発生されたビット数を格納するＢＵＰメ
モリブロックによって決定される。

【００４５】再量子化ブロックの好適実施例を図４ａに
示してある。この図において、上述したハフマンデコー
ディング（ＩＶＬＣ）、ランレンスデコーディング（Ｉ
ＲＬ）、逆量子化（ＩＱ）と、それに続く量子化パラメ
ータによって決定されたステップでの量子化（Ｑ）、ラ
ンレンス（ＲＬ）コーディング及びハフマンコーディン
グ（ＶＬＣ）を行うブロックのカスケード接続が示され
ている。

【００４６】圧縮率は専用のマルチプレクサによって調
整することが可能である。基本的には、以下の２つの選
択が存在している。

【００４７】（１）フィードバックワードレート制御、
（２）フィードバックワード／フィードフォアワード
（事前分析付）ハイブリッドレート制御、である。

【００４８】ＭＰＥＧ２、テストモデル５、は圧縮率を
調整するための上述した公知な技術の詳細な説明を与え
ている。上述した制御技術のその他の具体例は、例え
ば、本願出願人によって出願されている欧州特許出願Ｅ
Ｐ９７８３０５９１．０、ＥＰ９８８３０５９９．１、
ＥＰ９９８３０５６０．１に記載されている。レート制
御のフィードバックワード技術は、図５に示したよう
に、ハードウエア実施例に影響され易い。

【００４９】図５を参照して以下のように説明される。

【００５０】※入力ゲート［１］を介してビットストリ
ームがブロック［Ａ］へ転送される。

【００５１】※ブロック［Ａ］において最初のパーシン
グ即ち構文解析が行われ、シーケンス及びＧＯＰのシン
タックスに関連するデータが検知された場合には、それ
らは［２］を介してブロック［Ｂ］ヘ向かって運ばれ、
該ブロックはあるフォーマットデータを抽出し、且つブ
ロック［Ｌ］がその出力を同期させる。

【００５２】※ブロック［Ａ］がピクチャの開始データ
を検知した場合には、シーケンス／ＧＯＰ／ピクチャの
新たなヘッダーが検知されるまでブロック［Ｃ］が制御
を司る。

【００５３】※ブロック［Ａ］がピクチャデータの送信
を開始すると、ブロック［Ｃ］はそれらを［Ｄ］を介し
て再量子化チェーン［Ｅ−Ｊ］ヘ向かって搬送する。こ
のフェーズにおいて、ブロック［Ｋ］は量子化パラメー
タを供給し、且つ［７］を介して符号化処理の過去の実
施に関する情報を回収する。

【００５４】※［Ｌ］は［３］（シーケンス及びＧＯＰ
のシンタックス）の貢献分から開始するビットストリー
ム、［５］（動きベクトル）の貢献分から開始するビッ
トストリーム、［６］（ＤＣＴ係数）の貢献分から開始
するビットストリームを再生する。

【００５５】レート制御の別の技術は図６のアーキテク
チャによって実現することが可能であり、その場合につ
いて以下に説明する。

【００５６】※入力ゲート［１］を介して、ビットスト
リームがブロック［Ａ］ヘ送信される。

【００５７】※ブロック［Ａ］がビットストリームの最
初の解析（パーシング、即ち構文解析）を実施し、シー
ケンス及びＧＯＰのシンタックスに関係するデータが検
知された場合には、それらは［２］を介してブロック
［Ｂ］ヘ向かって送信され、該ブロックはあるフォーマ
ットデータを抽出し、且つブロック［Ｐ］がその出力を
同期させる。

【００５８】※ブロック［Ａ］がピクチャの開始データ
を検知した場合には、ブロック［Ｃ］が、シーケンス／
ＧＯＰ／ピクチャの新たなヘッダーが検知されるまで制
御を司る。

【００５９】※ブロック［Ｃ］は予備解析と記録との間
のタイミングを制御し、ブロック［Ａ］がピクチャデー
タの送信を開始した場合には、ブロック［Ｃ］がバッフ
ァ［Ｅ］内のデータをコピーし、且つ同時的にこのデー
タを［６］を介して再量子化チェーン［Ｇ−Ｌ］ヘ向か
って送信する。このフェーズにおいて、ブロック［Ｏ］
は予備解析フェーズ期間中に量子化パラメータを供給
し、且つブロック［Ｍ］が収集したデータをブロック
［Ｎ］ヘ送り、該ブロックはピクチャのビット利用プロ
ファイルを構成する。

【００６０】※その後に、ブロック［Ｃ］がその出力を
［Ｄ］から［Ｆ］へスイッチし、従ってオリジナルのデ
ータが再度ブロック［Ｅ］によって読取られ且つ再量子
化チェーンへ再送される。ブロック［Ｏ］は予備解析期
間中にブロック［Ｎ］によって回収されたデータを使用
して最終的な符号化の量子化パラメータを供給する。
［Ｍ］が［１３］ヘ向かってデータを出力し且つ再量子
化し且つ符号化した係数を［Ｐ］ヘ送る。ブロック
［Ｃ］は予備解析フェーズ期間中にブロック［Ｅ］内に
格納されたオリジナルの動きベクトルで［Ｍ］によって
出力されたデータに適切に挿入する。

【００６１】※［Ｐ］が［３］（シーケンス及びＧＯＰ
のシンタックス）の貢献分、［８］（動きベクトル）の
貢献分、［１３］（ＤＣＴ係数）の貢献分から開始する
ビットストリームを再生する。

【００６２】図６の装置の機能を更に例示するために、
主要な回路ブロックによって実施される手順のＣ擬似コ
ードにおいての以下の具体例を参照して説明する。

【００６３】ビットストリームへアクセスするために共
通的に使用される幾つかの関数をリストすることが有用
であり、 ＳｈｏｗＢｉｓｔＳ（Ｎ） ＳｈｏｗＢｉｓｔＣ（Ｎ） は、実際の位置から移動することなしに、ビットストリ
ームの次のＮ個のビットを示す。最初の関数は入力
（１）から読取り、２番目の関数はピクチャメモリ（ロ
ーカルメモリ）から読取る。

【００６４】ＧｅｔＢｉｔｓＳ（Ｎ） ＧｅｔＢｉｔｓＣ（Ｎ） は、夫々、入力ビットストリームの及びローカルメモリ
の次のＮ個のビットを示す。カーソルはＮ個の位置だけ
シフトする。

【００６５】ＰｕｔＢｉｔｓＤ（ｂｉｔｓ） ＰｕｔＢｉｔｓＣ（ｂｉｔｓ） は、夫々、出力ビットストリーム（１４）内及びローカ
ルメモリ内に引数によって過去のビットを書込む。

【００６６】ＭｏｖｅＢｉｔｓＳＤ（Ｎ） ＭｏｖｅＢｉｔｓＳＣ（Ｎ） ＭｏｖｅＢｉｔｓＣＤ（Ｎ） は、夫々、Ｎ個のビットを読取り且つ入力から出力へ、
入力からローカルメモリへ、ローカルメモリから出力へ
移動させることを可能とするＧｅｔＢｉｔｓ＊（）及び
ＰｕｔＢｉｔｓ＊（）の組合わせである。

【００６７】ブロック［Ａ］＋［Ｂ］ ＶｉｄｅｏＳｅｑｕｅｎｃｅ（）手順はシーケンスのヘ
ッダーセクション及びＧＯＰのヘッダーセクションを認
識し、且つそれらを出力し、且つピクチャの開始コード
が検知された場合に、その制御を［Ｃ］へ受け渡す。

【００６８】

【数１】

【００６９】ブロック［Ｃ］

【数２】

【００７０】詳細は以下の通りである。

【００７１】

【数３】

【００７２】この最後の手順はピクチャヘッダーのパー
シング即ち構文解析を実施し、次いで、ピクチャのデー
タセクションの終わりに到達するまで、マクロブロック
ループを開始する。この場合に使用されるビットストリ
ームアクセス関数はＲｅａｄＢｉｔｓ（）、ＰｕｔＢｉ
ｔｓＣ（）及び、就中、ＭｏｖｅＢｉｔｓＣＳ（）であ
る。このことは、ビットストリームが予備解析を実施す
るために「消費」されるが、読取ビットがローカルメモ
リ内に保存されることを暗示している。

【００７３】Ｒｅｑｕａｎｔｉｚｅｒ（）関数は自明で
あり、一方ＢｉｔＣｏｕｎｔ（）は結果を書込むことな
しに発生されたビットのみをカウントしてランレンス及
びハフマンコーディングを実施し、このような数はＢＵ
Ｐ内に書込まれる。

【００７４】この手順の終わりにおける状態は以下の通
りである。

【００７５】※ソースビットストリームへのポインタは
ピクチャのデータセクションの終わりに位置されてい
る。

【００７６】※ローカルメモリに対するポインタはロー
カルメモリ自身の開始に位置されており、それはソース
ビットストリームから読まれたばかりのピクチャのデー
タのセクションのコピーを包含している。

【００７７】※出力ファイルにおいて、ピクチャに関係
するビットのいずれもがいまだに書込まれていない。

【００７８】

【数４】

【００７９】このルーチングは、データへアクセスする
関数がＲｅａｄＢｉｔｓ（）、ＰｕｔＢｉｔｓＤ（）、
ＭｏｖｅＢｉｔｓＣＤ（）になるという点以外はＰｉｃ
ｔｕｒｅ Ｐｒｅａｎａｌｙｓｉｓ（）に非常に類似し
ている。この手順の終わりにおける状態は以下の通りで
ある。

【００８０】※ソースビットストリームへのポインタは
ピクチャのデータセクションの終わりにある。

【００８１】※ローカルメモリへのポインタはローカル
メモリ自身の終わりにセットされ、それは次のピクチャ
に属するデータを受取るために逐次的に空にされる。

【００８２】※ピクチャのトランスコーディングされた
データは出力ファイル内に書込まれている。

【００８３】ブロック［Ｏ］

【数５】

【００８４】予備解析量子化パラメータｍＱｕａｎｔは
最後の相同のピクチャ（即ち、同一のタイプ、Ｉ，Ｐ又
はＢ）のコーディングの中間のものである。

【００８５】

【数６】

【００８６】各コーディングステップにおいて、レート
制御ブロックが理想的なプロファイル（ローカルエラ
ー）からのオフセットを測定し且つエラーも計算する。
パラメータｍＱｕａｎｔの値は、係数ＰｒｏｐＣｏｅｆ
ｆ及びＩｎｔＣｏｅｆｆをＰＩ制御器へ適用することに
よって得られる。

【００８７】以上、本発明の具体的実施の態様について
詳細に説明したが、本発明は、これら具体例にのみ制限
されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱す
ることなしに種々の変形が可能であることは勿論であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を公知のトランスコーディング技術と
比較した概略図。

【図２】 ＭＰＥＧ２エンコーダを示した概略ブロック
図。

【図３】 ＭＰＥＧ２デコーダを示した概略ブロック
図。

【図４】 本発明の１実施例に基づいて構成されたアー
キテクチャを示した概略図。

【図４ａ】 量子化チェーンの好適実施例を示した概略
図。

【図５】 フィードバックワード圧縮率の制御を包含す
る本発明の可能なアーキテクチャを示した概略図。

【図６】 フィードフォアワード圧縮率の制御を包含す
る本発明のアーキテクチャを示した概略図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ルカ ボルトット イタリア国， 20147 ミラノ， ビア デッレ カメリエ 12 (72)発明者 マリア ルイサ サッキ イタリア国， 20129 ミラノ， ビア バルディッセラ ２／エイ (56)参考文献 特開 平８−23539（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−194734（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−263927（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−41860（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H03M 7/40 H03M 7/30 H04N 7/24

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 符号化デジタルビデオデータからなる入
   力ビットストリームのビットレートと異なるビットレー
   トで符号化デジタルビデオデータからなる出力ビットス
   トリームを発生する方法において、 前記入力ビットストリームにおけるＧＯＰのシーケンス
   のシンタックスに関連するデータを検知し且つ所望の出
   力ビットレートで前記シーケンスをＧＯＰシンタックス
   データと同期させる回路へ前記シンタックスデータを送
   給し、 前記入力ビットストリームの現在のピクチャーの符号化
   データをローカルメモリバッファ内に格納し、 復号化と、量子化の或る所定のステップを使用する再量
   子化と、再符号化とを実施することにより全体的な現在
   のピクチャーの符号化データの予備解析を実施し、前記
   所定のステップの再量子化を使用することによる現在の
   ピクチャーのデータの細分化の各圧縮したマクロブロッ
   クが必要とするビット数を計算し、且つ各マクロブロッ
   クに対して計算したビット数をビット使用プロファイル
   バッファ内へ書込み、 全体的な再圧縮したピクチャーの最終的合成ステップに
   おいて、各マクロブロックに対する前記ビット使用プロ
   ファイルバッファ内に格納されているビット数、再量子
   化により現在のピクチャーのデータの再圧縮したマクロ
   ブロックのビット数を前記所望の出力ビットレートと一
   致させるレート制御システムによって割り当てられるビ
   ット数の関数として新たに計算された量子化ステップを
   使用して前記ローカルメモリバッファ内に格納されてい
   る現在のピクチャーの符号化デジタルデータを圧縮する
   ために復号化、再量子化、再符号化を繰り返し行い、 前記同期させたシンタックスデータを前記再圧縮した符
   号化ビデオデータと及び前記ローカルメモリバッファ内
   に格納されている符号化データと結合させることにより
   前記所望のビットレートの出力ビットストリームを再生
   する、上記各ステップを有していることを特徴とする方
   法。
2. 【請求項２】 請求項１において、圧縮されている現在
   のピクチャーの符号化データが前記ローカルメモリバッ
   ファ内に格納されている前記入力ビットストリーム内に
   包含される前記符号化デジタルビデオデータの量子化し
   たＤＣＴ係数であり、前記ＤＣＴ係数は前記予備解析ス
   テップ期間中に前記所定のステップの量子化を使用して
   最初に且つ前記再計算された量子化ステップを使用して
   前記合成ステップ期間中に再度再量子化される前に前記
   格納されているデータを逆量子化することにより最初に
   抽出され、且つ前記出力ビットストリームの再生は前記
   合成したシーケンス及びＧＯＰシンタックスデータ、前
   記ローカルメモリバッファから読み取った符号化運動ベ
   クトル及び再量子化し且つ再符号化したＤＣＴ係数を結
   合させることにより行われることを特徴とする方法。
3. 【請求項３】 請求項２において、前記ビットストリー
   ムはＭＰＥＧ符号化デジタルビデオピクチャーのもので
   あり、且つ前記ローカルメモリバッファ内に格納されて
   いる前記符号化ＤＣＴ係数は、前記再量子化ステップの
   前にハフマンデコーディングとそれに続いてランレンス
   デコーディングで処理され、その後に、ランレンス再符
   号化とそれに続いてハフマン再符号化で処理されること
   を特徴とする方法。
4. 【請求項４】 請求項１において、前記予備解析量子化
   期間中に使用される前記或る所定ステップの量子化は処
   理中の現在のピクチャーに先行するピクチャーの符号化
   データを圧縮するために使用される量子化ステップに対
   応していることを特徴とする方法。
5. 【請求項５】 符号化デジタルデビオデータからなる入
   力ビットストリーム（１）のビットレートで符号化デジ
   タルビデオデータからなる出力ビットストリーム（１
   ４）を発生する装置において、 符号化マクロブロックデータのシーケンス（４）及び制
   御ビットのシーケンス（２）において前記入力ビットス
   トリーム（１）を分離する第１回路（Ａ）、 前記制御ビットのシーケンス（２）が供給され且つ所望
   の出力ビットレートに従った関数で制御ビットからなる
   修正したシーケンス（３）を出力する第２回路（Ｂ）、 符号化マクロブロックデータからなる前記シーケンス
   （４）におけるピクチャーの初めと終りを検知し且つ処
   理すべき現在のピクチャーの全てのマクロブロックに属
   するデータのローカルメモリバッファ（Ｅ）内への格納
   及び復号化、再量子化、再符号化回路（Ｇ，Ｈ，Ｉ，
   Ｊ，Ｋ，Ｌ）を介しての格納されているデータの予備解
   析圧縮の実施を制御する検知器（Ｃ）、 該ピクチャーを構成するマクロブロックの数に等しいメ
   モリ位置の数を具備しており、前記予備解析圧縮期間中
   に前記復号化、再量子化、再符号化回路（Ｇ，Ｈ，Ｉ，
   Ｊ，Ｋ，Ｌ）によって発生される各マクロブロックに対
   するビット数を格納するビット使用プロファイルバッフ
   ァ（Ｎ）、 前記出力ビットストリーム（１４）の再生のために前記
   予備解析に続いて現在のピクチャーの格納されているマ
   クロブロックデータの前記復号化、再量子化、再符号化
   回路（Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｋ，Ｌ）を介しての繰り返しの
   最終的合成圧縮期間中に前記再量子化回路（Ｊ）におい
   て適用されるべき量子化ステップを計算するレート制御
   回路（Ｏ）、 データの流れを制御するマルチプレクサ手段（Ｄ，Ｆ，
   Ｍ，Ｐ）、を有していることを特徴とする装置。
6. 【請求項６】 請求項５において、前記ビットストリー
   ム（１，１４）はＭＰＥＧ符号化デジタルビデオデータ
   のものであり、且つ前記再量子化回路（Ｊ）に夫々先行
   及び後行する前記復号化及び再符号化回路が、 ハフマンデコーダ（Ｇ）とそれに続くランレンスデコー
   ダ（Ｈ）、及び ランレンスコーダ（Ｋ）とそれに続くハフマンコーダ
   （Ｌ）を有していることを特徴とする装置。